基于单片机的步进电机控制器设计1

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1、2011届毕业设计（说明书）题目：基于单片机的步进电机控制器设计班级：08高职机电二班学号：0811306202040姓名：庄锦弟指导教师：杨斌2011年4月基于单片机的步进电机控制器设计学生姓名：庄锦弟学号：0811306202040专业：机电一体化技术班级：08高职机电二班指导教师：杨斌完成日期：2011年4月摘要步进电机是一种纯粹的数字控制电机，是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。本文应用单片机AT89C51和脉冲分配器PMM8713，步进电机驱动器，光电隔离器4N25等，构建了步进电机控制器和驱动器为一体的步进电机控制系统。

2、通过AT89C51和脉冲分配器PMM8713完成步进电机的各种运行控制方式，实现步进电机在3相6拍的工作方式下的正反转控制和加减速控制。并通过步进电机丝杠连动，带动XY工作台的直线运动，实现从起点A点到预定点B点的位移控制。整个系统采用模块化设计，结构简单，可靠，通过人机交互换接口可实现各功能设置，操作简单，易于掌握。该系统可应用于步进电机在机电一体化控制等大多数场合。实践证明，基于单片机控制的步进电机比传统的步进控制器具有更好的性能，更加简单、方便、可靠。本设计的主要研究对象就是开环伺服系统中最常用的执行器件——步进电机。关键词:步进电机，AT

3、89C51单片机，正反转控制，加减速控制，XY工作台目录摘要I1绪论11.1步进电机及其发展11.2步进电机在我国的发展应用及前景21.3本文研究内容22步进电机的分类、结构、工作原理及特性42.1步进电机的概念42.2步进电机的特点42.3步进电机的分类52.4步进电机的结构及工作原理52.4.1结构52.4.2对齿和错齿72.4.3工作原理72.4.4工作方式（三相）82.5步进电机的常用术语92.6步进电机的振荡和失步102.6.1振荡102.6.2失步112.7阻尼方法112.8步进电机的矩频特性123步进电机的驱动133.1单电压功率驱

4、动接口133.2双电压功率驱动接口143.3高低压功率驱动接口144步进电机的单片机控制154.1步进电机控制系统组成154.2步进电机控制系统原理164.2.1脉冲序列的生成164.2.2方向控制164.3脉冲分配164.3.1通过软件实现脉冲分配174.3.2通过硬件实现脉冲分配184.4步进电机与微型机的接口电路185步进电机的运行控制205.1步进电机的速度控制205.2步进电机的位置控制205.3步进电机的加减速控制216步进电机的XY工作台236.1设计目标236.2X、Y工作台的传动方式236.3程序框图266.4汇编程序287设计

5、总结31参考文献32致谢331绪论1.1步进电机及其发展步进电机又称为脉冲电动机或阶跃电动机，它是基于最基本的电磁感应作用，将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。单片机控制的步进电机广泛地应用于工业自动控制、数控机床、组合机床、机器人、计算机外围设备、照相机，大型望远镜，卫星天线定位系统等等。随着经济的发展，技术的进步和电子技术的发展，步进电机的应用领域更加广阔，同时也对步进电机的运行性能提出了更高的要求。步进电机的原始模型起源于1830年至1860年，1870年前后开始以控制为目的的尝试，应用于氩弧灯的电极输送机构中，这被认为最早的步

6、进电机。1950年后期晶体管的发明也逐渐应用在步进电机上，对于数字化的控制变得更为容易。到20世纪60年代后期，在步进电机本体方面随着永磁材料的发展，各种实用性步进电机应运而生。步进电机往后经过不断改良，使得今日步进电机已广泛运用在需要高定位精度、高分解能、高响应性、信赖性等灵活控制性高的机械系统中。在生产过程中要求自动化、省人力、效率高的机器中，我们很容易发现步进电机的踪迹，尤其以重视速度、位置控制、需要精确操作各项指令动作的灵活控制性场合步进电机用得最多。图1.1步进电机的外观图1.2步进电机在我国的发展应用及前景我国步进电机的研究及制造起始

7、于本世界50年代后期，从50年代后期到60年代后期，主要是高等院校和科研机构为研究一些装置而使用或开发少量产品。我国在文化大革命中开始大量生产和应用步进电机，例如江苏、浙江、北京、南京、四川等各地都有投入生产，而且都在各行业使用，其中的驱动电路所有半导体器件都是完全国产化的，当时是全分立元器件构成的逻辑运算电路，还有电容耦合输入的计数器，触发器，环形分配器。中等耐压的大功率半导体器件也完全国产化。70年代初期，步进电机的生产和研究都有所突破，除反映在驱动器设计方面的长足进步以外，对反应式步进电机本体的设计研究发展到一个较高的水平。70年代中期至8

8、0年代中期为成品发展阶段，新品种高性能电动机不断被开发。至80年代中期以来，由于步进电机精确模型做了大量研究工作，各种混合式步进电机及驱